2.2. Топологии компьютерных сетей

Топология сети - конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – физические или информационные связи между вершинами.

Наличие между узлами нескольких путей повышает надежность сети и делает возможным балансировку загрузки отдельных каналов.

При увеличении числа связываемых компьютеров или других сетевых устройств резко возрастает число возможных вариантов конфигураций связей, т. е. топологий.

Выбор топологии для объединения компьютеров в сеть зависит от различных факторов, например:

• надежности получаемой сети;

• простоты присоединения новых узлов;

• экономических соображений.

Все множество топологий можно условно разделить на полносвязные и неполносвязные.

Полносвязные топологии (рис. l.l) подразумевают наличие отдельного канала для связи любых двух компьтеров сети. Несмотря на кажущуюся простоту, такое решение является очень громоздким, требует наличия большого количества коммутационного оборудования и потому является экономически неэффективным.

Неполносвязные топологии получаются из полносвязных путем удаления некоторых связей и, следовательно, данные будут передаваться через промежуточные узлы сети.

Ячеистая топология (рис. 1.2) получается из полносвязной за счет удаления некоторых возможных связей.

Рис. 1.1. Полносвязная топология для шести узлов

Рис. 1.2. Ячеистая топология

Рис. 1.3. Топология типа «кольцо»

Кольцевая конфигурация подразумевает соединение компьютеров в замкнутое кольцо (рис. 1.3). При этом данные передаются от одного компьютера к другому по кругу до тех пор, пока не найдут своего адресата.

Рис. 1.4. Топологии типа «звезда»

Топология звезда образуется, когда каждый компьютер сети подключается к концентратору по отдельной линии связи (рис. 1.4). Концентратором может быть как отдельный компьютер, так и специальное устройство, способное передавать информацию с одного компьютера сети на любой другой или на все компьютеры сразу.

Рис. 1.5. Топология типа «дерево»

Дерево — топология, получаемая при объединении нескольких звезд (рис. 1.5). При этом в иерархическом порядке объединяются только концентраторы звезд. Между любыми двумя узлами в такой сети существует только единственный путь. На сегодняшний момент такая конфигурация построения связи является наиболее распространенным видом топологии.

Рис. 1.6. Топология типа «общая шина»

При использовании топологии общая шина все компьютеры подключаются к одной линии связи (рис. 1.6), например, это может быть высокочастотный кабель или радиочастота. При этом передаваемые в сеть данные становятся доступны всем компьютерам и устройствам, объединенным в сеть.

Смешанная топология характерна для крупных сетей, где могут быть объединены несколько подсетей, имеющих топологию разных типов (звезда, кольцо и т. п.).

Таблица 1.3. Основные характеристики сетей разной топологии

Характеристики	Топология
	«звезда»	«кольцо»	«шина»
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Размеры системы	Любые	Любые	Ограничены
Защищенность от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Источники:

1. Виснадул Б.Д., Лунин С.А., Сидоров С.В., Чумаченко П.Ю. Основы компьютерных сетей: учеб. пособие / Под ред. Л. Г. Гагариной. М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2007. - 272 е.: ил. - (Профессиональное образование). (стр. 6-12)

Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой вычислительная сеть?

2. Назовите основные различия клиент-серверной и файл-серверной архитектур.

3. Какое количество соединений (ребер) необходимо для реализации полносвязной топологии в сети из семи узлов?

4. Каковы преимущества и недостатки конфигурации «звезда»? В каких локальных сетях она применяется?

5. Каковы преимущества и недостатки конфигурации «общая шина»? В каких локальных сетях она применяется?

6. Каковы преимущества и недостатки конфигурации «кольцо»? В каких локальных сетях она применяется?

7. Какие смешанные топологии вам известны и с помощью какого сетевого оборудования они реализуются?

3. Среды передачи данных